Técnicas Nucleares Aplicadas a la Investigación en Ingeniería

Técnicas Nucleares
Aplicadas a la Investigación
en Ingeniería Ambiental
Ernesto Torres Quintero
Ingeniero Civil, Magíster en Recursos Hidráulicos,
Catedrático Investigador Universidad Libre
Auxiliares de Investigación
Sedimentos
Sedimentos: Rodrigo Osorio, Gustavo Marín y Javier Rodríguez
Aguas Subterránea
Subterránea: Carolina Gaitán y Alexander López
Humedad y Densidad
Densidad: Jazmín Medina y Jamed González
INGENIERÍA Y DESARROLLO
RESUMEN
Desde el año 2002, se han desarrollado actividades dentro del
convenio vigente Universidad Libre - INGEOMINAS, utilizando Técnicas
Nucleares Aplicadas a la Investigación en Ingeniería Ambiental los
proyectos específicos de Sedimentos, Humedad – Densidad y Agua
Subterránea.
ABSTRACT
From the year 2002, activities have been developed inside the
agreement effective University LIBRE - INGEOMINAS, using Technical
Nuclear Applied of Investigation in Environmental Engineering the
specific projects of Silts, Humidity - Density and Underground Water.
4
AV
AN
CES Investigación en Ingeniería
AVAN
ANCES
El proyecto de Investigación se inició desde
agosto de 2002 con la colaboración de la
Decanatura de Ingeniería y el centro de
Investigaciones de la Universidad Libre y se ha
tenido el Apoyo de INGEOMINAS con el
Subdirector Hernando Pérez y los ingenieros Luis
Vásquez y Guillermo Ávila, es de anotar que este
proyecto de Investigación pretende retomar,
implementar y actualizar técnicas que no se han
desarrollado en Colombia desde 1998 por la
liquidación del Instituto de CIENCIAS Nucleares
y Energías Alternativas INEA.
1. PROBLEMA DE INVESTIGACIÓN
En Colombia, las técnicas nucleares no se están
utilizando como herramientas científicas en los
avances técnicos en la Industria y la Ingeniería
Ambiental.
2. HIPÓTESIS
El estudio de antecedentes en la aplicación de
técnicas nucleares, la experiencia adquirida de
docentes de la Universidad Libre, la capacitación a
auxiliares de Investigación y la colaboración
estrecha con INGEOMINAS permitirá aplicar las
técnicas nucleares no se están utilizando como
herramientas científicas en los avances técnicos en
la Industria y la Ingeniería Ambiental.
3 . METODOL
OGÍA EMPLEAD
A
METODOLOGÍA
EMPLEADA
EN SU DESARROLL
O
DESARROLLO
SEDIMENTOS EN SUSPENSIÓN
Para iniciar las medidas de sedimentos en
suspensión, inicialmente se realizó una
investigación en los laboratorios de INGEOMINAS
para tratar de buscar los equipos y elementos
necesarios para armar el equipo de suspensión,
una vez armado se realiza la curva de calibración
del lugar, estudiando el tipo de fuente radiactiva
a utilizar, el equipo de centelleo a utilizar, la
distancia óptima entre fuente – detector y la
forma de realizar la calibración una vez que se
realice una investigación exhaustiva y se puedan
realizar mediciones confiables se podrán realizar
mediciones directas en los ríos y embalses en
donde se introduce el equipo a la profundidad
deseada y en pocos minutos se conoce la
concentración de sedimentos en suspensión.
Este equipo reduce el tiempo en comparación
con los métodos convencionales y la manipulación
de muestras desde la toma hasta el laboratorio;
otra ventaja es el bajo costo, una de las limitaciones
es que no es sensible para medir concentraciones
inferiores a 0.5 gramos/litro.
Concentraciones de sedimentos en suspensión
se han determinado con esta tecnología en el río
Cauca, embalse de Chivor, río Checua donde se
instaló un equipo fijo, donde con determinado nivel
del río prendía y registraba la concentración de
sedimentos en suspensión en la crecida del río. Esta
investigación es muy importante porque el río es
intermitente, es decir en un porcentaje de tiempo
el río no lleva caudal pero cuando llueve se
presentan pequeñas avenidas que conllevan
transporte de sedimentos, que con los métodos
convencionales es muy difícil determinar.
HUMEDAD
Curvas de calibrado:
Éstas se establecen determinando la razón de
conteo nuclear de cada uno de varios materiales
de densidades conocidas, trazando la razón de
conteo contra densidad y ajustando una curva a
través de los puntos resultantes. El método usado
para establecer la curva, es el mismo que se usa
para determinar la densidad in situ. La densidad de
los materiales usados para establecer la curva
(como por ejemplo bloques de granito, aluminio,
magnesio, caliza, etc.), deben ser uniformes y variar
dentro de un rango de densidades que incluya la
del suelo a medir.
2004 - No. 1
INGENIERÍA Y DESARROLLO
INTRODUCCIÓN
5
A GU
AS SUBTERRÁNEAS
GUAS
La metodología utilizada se basó en la recolección
de información en la aplicación de la tecnología de
técnicas nucleares en aguas subterráneas. El avance
de la aplicación de las técnicas nucleares en aguas
subterráneas ha sido referente a la recolección de
información, procesamiento de datos, revisión de
equipos en INGEOMINAS y posibilidad de trabajos
de investigación a presentar a Colciencias.
DETERMINACIÓN DE SEDIMENTOS
UTILIZANDO EQUIPOS CON FUENTES
NUCLEARES
El presente capítulo presenta los principios para
cuantificar los sedimentos de suspensión y de
fondo empleando equipos con fuentes radiactivas,
que por primera vez en Colombia fueron
desarrollados en el año de 1990.
sedimentos, si pasa sólo agua limpia el detector podrá
medir mayor cantidad de intensidad de radiactividad,
en caso de tener sedimentos en suspensión en el
agua, presentan obstáculos que no permiten leer
toda la intensidad de la radiactividad.
El equipo de sedimentos de fondo que se
observa en la figura 2 que consta de una fuente
radioactiva Cesio-137 separada por un blindaje del
detector de centelleo que no deja que la radiación
incida directamente sobre el detector, la única
manera que la radiación sea registrada, es por
retrodispersión atravesando el medio en el que
está sumergida la sonda.
Para ambos casos si tenemos agua, nos da un
determinado contaje en el equipo registrador, pero
si tenemos una mezcla de agua y sedimentos se
disminuye las mediciones, antes de realizar las
INGENIERÍA Y DESARROLLO
TEORÍA
Los equipos se dividen en dos; para determinar
los sedimentos en suspensión ver figura 1, que se
basa en la atenuación de rayos x o gamma, en este
equipo se coloca una fuente radiactiva generalmente
Americio – 241 de 100 mCi, enfrentada a un
detector de centelleo a una distancia apropiada. Este
sistema de atenuación de rayos x o gamma, es
similar a ubicar entre una fuente de luz y un detector
de luz diferentes medios, la pasa sin barreras se
puede detectar la mayor intensidad de luz, si se ubica
obstáculos se detecta menor cantidad de luz de
acuerdo con la cantidad de obstáculos entre la
fuente de luz y el detector, en el caso de los
Captor de Presión
Detector de Centello
Blindaje
Fuente Radioactiva
Lastre
Figura 2. Equipo de sedimentos de fondo
d
Fuente Radioactiva
Detector
Figura 1. Equipo de sedimentos en suspensión
6
AV
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CES Investigación en Ingeniería
AVAN
ANCES
medidas sobre el río, embalse, lago o cualquier
cuerpo de agua, se realiza una calibración que
consiste en hacer medidas en agua, posteriormente
se va añadiendo concentración de sedimentos de
la región a estudiar hasta obtener una recta.
Medidas de este tipo se han realizado en el
Puerto de Buenaventura, es de anotar que estos
equipos son operativos en sitios donde se
encuentran sedimentos limo – arcillosos, con
velocidad del agua menor a 2 mts/seg.
M EDIDAS EN CAMPO
Aguas subterráneas
Estas medidas se realizan generalmente en
puertos para determinar dónde y cuándo dragar, en
los embalses para conocer con exactitud el volumen
del embalse muerto.
El equipo una vez conocida la curva de
calibración, se introduce en el sitio determinado,
el cual nos registra un perfil de la concentración
de sedimentos de fondo desde 1.0 ton/m3 hasta
1.4 ton/m3, la ventaja de este método frente a la
medida convencional (ecosonda), es que cuando
registra el perfil de sedimento se ubica fácilmente
la densidad de 1.2 ton/m3 que es la aceptada
mundialmente para que los buques puedan
navegar en los canales, puertos, etc.; mientras que
con el método utilizado en Colombia sólo registra
un determinado nivel de densidad de sedimentos
(1.02 ton/m3), lo que conduce a sobrecostos en el
dragado al no tener una buena información para
planear el dragado. Ver figura 3.
Esta tecnología se utiliza en Países con gran
cantidad de puertos como Brasil y España.
Las técnicas que se pueden aplicar son los
isótopos estables de agua y los trazadores
radiactivos expresamente adicionados.
Isotopos estables del agua
Los estudios hidrológicos relacionados con obtener conclusiones sobre origen y comportamiento
del agua, los isótopos estables son una herramienta
debido a que los procesos físicos y meteorológicos
que producen el transporte del agua en el ciclo
hidrológico, lo marcan isotópicamente.
Los isótopos estables del agua son por el
Hidrógeno:
H-1 y H-2 (Deuterio) y por el oxígeno: O –16,
O – 17 y O – 18, las unidades con la que se expresan
tanto el H – 2 (Deuterio) como del O – 18 que son
los isótopos estables del agua que más se emplean
es en tanto por mil ( d %o ), el valor de referencia
más utilizado mundialmente es el SMOW ( Standard
Mean Ocean Water), que fue preparado mezclando
19 muestras de deferentes océanos y que por
definición tiene un valor de d = 0 %o .
Profundidad
Densidad
Profundidad Navegable
INGENIERÍA Y DESARROLLO
Sedimentos de fondo
Base Fluida
Base consolidada
Fondo duro
Figura 3. Comparación de resultados con la Ecosonda y el equipo con fuente radiactiva
2004 - No. 1
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Tanto el Deuterio como el oxígeno –16 se determinan en el espectrómetro de masas. Ver figura 4.
VARIA
CIÓN DE LA COMPOSICIÓN
ARIACIÓN
ISOTÓPICA A TRA
VÉS DEL CICL
O
TRAVÉS
CICLO
HIDROLÓGICO
La composición isotópica de cualquier muestra
de agua depende de su movimiento, iniciada en el
momento de salir del mar.
Nube
La nube formada por evaporación del mar es
isotópicamente más ligera, debido al
fraccionamiento producido en el cambio de estado.
INGENIERÍA Y DESARROLLO
Precipitación
En las precipitaciones se tiene en cuenta el
efecto de continentalidad, es decir, las masas
nubosas teniendo un mismo origen, las
precipitaciones son más ligeras (más negativo)
cuando mayor es la distancia al mar, los valores de
oxígeno - 18 en el mar el valor aproximado es más
alejado de 0% ejemplo, en el agua de precipitación
varían entre (-8%o hasta -12%o).
Otro factor que afecta el contenido de Deuterio
y oxígeno-18 es la altitud, en ciertas regiones se
disminuye en un 3%o para Deuterio y 0.3%o para
oxígeno 18 por cada 100 metros de altitud, es decir
a mayor altitud el contenido Deuterio y oxígeno
18 son más negativos.
Esta variación se utiliza para determinar origen
y recarga de las aguas subterráneas en diferentes
proyectos. En Colombia se a utilizado los isótopos
estables en diferentes proyectos.
8
AV
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CES Investigación en Ingeniería
AVAN
ANCES
R ELACIÓN ENTRE EL DEUTERIO
Y EL O
XÍGENO – 18 EN LAS PRECIPIT
ACIONES
OXÍGENO
PRECIPITA
En la mayor parte de las precipitaciones del
globo obedecen a la ecuación general :
DEUTERIO = 8 d Oxígeno – 18 + 10. Ver figura 5.
Sin embargo en casos aislados pueden observarse
valores fuera de estas rectas debido a fenómenos de
evaporación. En la figura siguiente se muestra las líneas
de precipitación y evaporación, y la curva de relación
entre el d oxígeno 18, y el d deuterio para las
estaciones de precipitación de la Sabana de Bogotá.
Esta curva se utiliza para análisis de las aguas
subterráneas y superficiales, para conocer su
procedencia y origen.
-12
-10
-8
-6
-4
-2
0
-10
-20
D=(7.980-18)+9.33
Curva metorica
-30
Deuterio
Figura 4. Espectrómetro de masas
Un ejemplo de la interacción entre las aguas de
precipitación y las aguas subterráneas, se utilizó en la
determinación del origen del agua subterránea, causa
que contribuye al deslizamiento en la vereda de masa
en la cuenca del río Blanco. Los resultados combinados
de hidrogeoquímica e isótopos estables indican que
parte del agua que produce deslizamientos es debido
a las tuberías y drenajes ubicadas en la parte alta
utilizados por los pobladores para abastecimiento
de agua y riego. Esta circunstancia señaló que se
debe hacer mantenimiento a estas tuberías y
mangueras para controlar el flujo una de las causas
del deslizamiento Blanco.
-40
Laguna Pedro
(Evaporación)
-50
-60
-70
-80
Figura 5. Relación Oxígeno-18
Deuterio Sabana de Bogotá
Dentro de los trazadores radiactivos que más
utilizan son los naturales (Tritio y Carbono –14), y
los expresamente adicionados para determinar
velocidad, dirección, permeabilidad, transmisibidad
de estos los más utilizados son: Bromo- 82, Yodo –
131 y Oro- 198.
El tritio
El tritio es el único isótopo radioactivo del
hidrógeno de masa atómica 3 y que posee 2
neutrones y 1 protón en el núcleo, tiene un período
de desintegración de 12.26 años y emite una
energía de radiaciones beta de 0.018 Mev; su
presencia en las precipitaciones se debe a las
siguientes causas:
1. Reacciones termonucleares originadas por los
rayos cósmicos con los gases de la atmósfera.
2. Explosiones termonucleares (bomba de hidrógeno) llevadas a cabo en 1952. Estas explosiones
han liberado en la atmósfera cantidades de tritio
que hicieron aumentar su concentración en la
precipitación en aproximadamente l000 veces en
el hemisferio norte.
Después de algunas pruebas experimentales
llevadas a cabo en la primavera de 1951 en la zona
de pruebas de Estados Unidos, Islas Marshall, el 1
de noviembre de 1952 se realizó con éxito la
primera prueba a gran escala de un dispositivo de
fusión. Esta bomba llamada Mike, produjo una
explosión de la potencia de varios millones de
toneladas de TNT ( es decir, varios megatones). La
Unión Soviética detonó una bomba termonuclear
de más de un megatón en agosto de 1953, mucho
antes de lo que se esperaba. El 1 de marzo de 1954,
Estados Unidos hizo explotar una bomba de fusión
de una potencia de 15 megatones. Provocó una
bola de fuego de más de 4.8 kilómetros de diámetro
y una enorme nube en forma de hongo, que se
elevó con mucha rapidez hasta la estratósfera.
(Microsoft Encarta 99)
La presencia de tritio en las precipitaciones
tiene como consecuencia su contenido en todas
las fases del ciclo hidrológico. Debido a los
pequeños valores de concentraciones producidos
por el tritio cosmogónico (teoría de la formación
del universo), las aguas precipitadas con
anterioridad a 1952 tienen en la actualidad unas
concentraciones tan bajas, que en la mayoría de
los casos no son detectables. Por lo tanto, si en
una muestra de agua se encuentra una
concentración de tritio superior a 4UT (Unidades
de tritio); puede determinarse que el agua es
total o parcialmente posterior a 1952. Es decir, el
tritio puede identificar aguas recientes datables
con exactitud.
D ENSIDAD – HUMEDAD
Los resultados de la investigación tiene una
aplicación concreta frente al tema “medición de
densidad y humedad del suelo”, el cual ayudará a
mejorar los sistemas y procedimientos aplicados a
solucionar problemas que tengan relación con el
medio ambiente.
La medición de la densidad del suelo, permitirá
realizar un diagnóstico más rápido y acertado de
los diferentes materiales que conforman el suelo y
sus propiedades y por ende determinar se fertilidad
y posibles usos más recomendados, por otra parte,
la medición de la humedad, aunque íntimamente
ligada con el parámetro anterior permite determinar
características más específicas del suelo, como
espacio poroso, drenaje natural, escorrentía,
cantidad y el tipo de coloides que allí se presenten,
y todas aquellas relacionadas con el manejo del
suelo y su pedogénesis.
Finalmente, al desarrollar estas líneas de
investigación se podrá contribuir a mejorar la
situación actual del país en lo referente a la
deficiencia en cuanto al conocimiento, información
y accesibilidad a estas técnicas y a su aplicabilidad.
4. OBJETIVO GENERAL
INGENIERÍA Y DESARROLLO
Trazadores radiactivos
Aplicar las técnicas isotópicas y nucleares en Proyectos
de Ingeniería Ambiental iniciando en campos específicos
como Determinación de Humedad y Densidad, Aguas
Subterráneas, Sedimentos y Aguas Superficiales.
2004 - No. 1
9
5. MAR
CO METODOLÓGICO
MARCO
5.1 TIPO DE INVESTIGACIÓN
El tipo de investigación es primordialmente
cuantitativo porque:
• Se realiza medición, control y precisión.
• Se realiza énfasis en la prueba de hipótesis o
confirmación de la teoría.
• Se realiza diseño previo de la investigación.
• Se realizan muestras representativas para
producir generalizaciones.
• Se vale de la estadística para demostrar
validez y confiabilidad, para procesar la
información recolectada.
enfoque de la investigación es:
•
•
•
•
Experimental
Descriptiva
Correlacional
Investigación Prospectiva
Adicionalmente se presentan enfoque
cualitativos como son:
• Estudio de casos
• Evaluativa
• Descriptiva
INGENIERÍA Y DESARROLLO
5.2 RECOLECCIÓN DE D
ATOS:
DA
Observación: Se utilizan equipos con técnicas
nucleares para realizar las investigaciones. Se analizan
todos los documentos existentes teniendo como
fuente, registros de hechos o datos de diferentes
tipos, institucionales, revistas, libros técnicos
especializados, publicaciones científicas, etc.
6. EST
ADO A
CTU
AL
ESTADO
ACTU
CTUAL
DE LA INVESTIGACIÓN
Actualmente la Facultad de Ingeniería
Ambiental, a través de un grupo de auxiliares de
investigación, estudiantes de décimo semestre
con la asesoría de profesionales y técnicos de
INGEOMINAS hacen parte del nuevo esquema
10
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CES Investigación en Ingeniería
AVAN
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para la investigación en la UNIVERSIDAD LIBRE,
se están generando proyectos de investigación
en técnicas nucleares aplicadas al medio
ambiente.
Básicamente, con respecto al proyecto de la
línea de investigación en sedimentos en
suspensión, inicialmente se recopila y recolecta la
información acerca de la técnicas nucleares
aplicadas al medio ambiente, ya que actualmente
en el país, ésta es muy escasa; como segundo
punto, se realizará la calibración en laboratorio del
equipo análogo – digital de tecnología nuclear
(SILENA), que da una lectura cuantitativa de
concentración de sedimentos detectados en
cuerpo de agua (río, laguna, embalse), igualmente
realizar estas mediciones en campo para poder
comparar la eficiencia y la importancia de utilizar
las técnicas nucleares en Colombia.
La aplicación de estas técnicas es muy variada
en diferentes campos de la ciencia como medicina,
química, microbiología, ingeniería, etc; pero en el
ámbito del medio ambiente en el caso de
sedimentos en suspensión se busca involucrar la
variable ambiental, para el manejo integral de
cuencas hidrográficas (ordenación), identificar,
calificar y evaluar parámetros como la erosión e
igualmente proponer medidas de prevención,
corrección para los cuerpos de agua no tengan
elevadas concentraciones de sedimentos en
suspensión, este control puede estar dado por
planes de manejo que incluyen programas de
reforestación.
También tiene aplicación ambiental
dependiendo del uso que tenga la fuente, como
navegación, o para el abastecimiento y
potabilización para el acueducto de determinada
región, al determinar de forma cuantitativa la
concentración de sedimentos en suspensión, se
facilita la selección de la fuente y el
dimensionamiento en el diseño de una planta de
tratamiento.
En la línea de investigación de aguas
subterráneas, las técnicas nucleares se aplican en
En la línea de Investigación de humedad y
densidad, las técnicas nucleares se aplican para la
determinación en el sitio la Humedad que sirve para
planificar la cantidad de agua necesario para
distritos de riego con el fin planificar de forma
planificada la cantidad necesaria óptima para
alcanzar mejores cultivos, una menor cantidad de
agua no permitirá el crecimiento adecuado de las
plantas y una mayor cantidad de agua desperdiciará
el volumen de agua y de fertilizantes, actualmente
se encuentra en calibración uno de los pocos
equipos que existen en Colombia.
Cabe señalar que el país cuenta con un mínimo
de personal técnico capacitado y el conocimiento
de estas técnicas para su aplicación, éstas se
convierten en una alternativa con respecto a las
convencionales, para obtener de una manera más
eficiente y a un menor costo, excelentes resultados
para su aplicación e implementación, con un uso y
manejo adecuado, y poder involucrar estas
tecnologías hacia un desarrollo sostenible.
CONCL
USIONES
CONCLUSIONES
SEDIMENTOS
• Con el trabajo realizado en la investigación se
logró reactivar el equipo de sedimentos en
suspensión con técnicas nucleares.
• Con las calibraciones realizadas se fue
mejorando sustancialmente, disminuyendo
poco a poco los fenómenos que afectaban a las
primeras calibraciones, como era el fondo
producido por la Fuente Gamma, el sistema de
agitación y la distancia fuente detector.
• Es necesario continuar el trabajo de investigación,
con sedimentos propios de una cuenca
hidrográfica seleccionada, realizando mejoras en
la calibración y realizar medidas en campo.
• La redistribución de la geometría del equipo
permitirá realizar calibraciones de Sedimentos
de fondo.
• De los valores obtenidos en las calibraciones se
puede deducir que existe un buen coeficiente
de correlación entre las CPM y los sedimentos
en suspensión en concentraciones que están
entre 0.5 y 20 mg/litro.
A GU
AS SUBTERRÁNEAS
GUAS
• De acuerdo con el estudio realizado se puede
observar la importancia de las técnicas nucleares en los estudios de aguas subterráneas.
• Con los equipos disponibles en INGEOMINAS,
en el proyecto de investigación se ha recopilado antecedentes de aplicación de técnicas nucleares en los estudios de aguas subterráneas,
y la aplicación de otras técnicas convencionales
como son las pruebas de bombeo, y la
geoeléctrica en estudio integral de las aguas
subterráneas.
•
Es necesario incrementar el estudio y la aplicación en Colombia de los trazadores radiactivos
utilizados en estudios anteriores como es la
medida de velocidad del agua subterránea, la
dirección y la determinación de parámetros
como es la porosidad eficaz.
• Diseñar equipos y presupuestarlos para que
sean adquiridos dentro de convenios entre la
UNIVERSIDAD LIBRE, INGEOMINAS y la CAR.
HUMEDAD
INGENIERÍA Y DESARROLLO
conjunto de las técnicas convencionales para
determinar, origen, dirección, velocidad, dinámica,
dispersión que son parámetros fundamentales
para la explotación de las aguas subterráneas y
herramientas fundamentales en la formulación
técnica en los Planes de Ordenamiento
Territoriales, actualmente se está identificando
el estado actual de los equipos disponibles en el
INGEOMINAS y se adelantan trabajos con
técnicas convencionales como son la geoeléctrica
y las prueba de bombeo.
• Se utilizó y verificó la operación del equipo
utilizado en la investigación la sonda de
neutrones, el cual consta de una fuente de
Americio-berilio de 50mCi, y de un detector de
3He; ambos, fuente y detector se encuentran
2004 - No. 1
11
encapsulados con un doble recubrimiento de
plomo y parafina; además, cuenta con un
sistema electrónico el cual permite llevar un
registro de las lecturas del equipo, la unidad de
medida se denomina cuentas por segundo y el
intervalo de lectura es de 30 segundos, el
equipo consta también de un cable retenedor
que permite desplazar la fuente a diferentes
profundidades del suelo.
INGENIERÍA Y DESARROLLO
• El principio de funcionamiento del equipo se basa
en la termalización de neutrones. En este proceso
los neutrones de alta energía emitidos por una
fuente son retardados hasta los niveles de
energía térmica o temperatura ambiente, para
que este proceso pueda llevarse a cabo los
neutrones requieren de varias colisiones con los
núcleos de los átomos presentes en el suelo; sin
embargo, la concentración de neutrones
termalizados depende principalmente de la
naturaleza del átomo con el cual choque,
existiendo 3 posibles consecuencias: dispersión
del neutrón con bajas pérdidas de energía,
dispersión del neutrón con altas pérdidas de
energía o absorción del neutrón por los núcleos
de los átomos.
Cuando los neutrones colisionan con los
núcleos de los átomos cuya masa es mayor, la
energía pérdida es menor por lo que el neutrón
va a requerir un mayor número de colisiones
para ser termalizado; por ejemplo, para el
carbono, oxígeno y plomo se requieren 120,
150 y 2000 colisiones respectivamente.
Por otra parte, cuando la masa del núcleo es
igual a la del neutrón, caso del hidrógeno, la
pérdida de energía es mucho mayor, siendo
necesarias solamente 20 colisiones para que sea
termalizado. Teniendo en cuenta que la mayoría
del hidrógeno presente en el suelo, forma parte
del agua, la concentración de neutrones
termalizados será proporcional al contenido
volumétrico del agua del suelo.
• El proceso de calibración se realizó durante la
perforación, es recomendable realizar una toma
12
AV
AN
CES Investigación en Ingeniería
AVAN
ANCES
de muestras, durante el registro de humedad con
el equipo es importante tener en cuenta que los
puntos de lectura sean los mismos puntos en los
cuales han sido tomadas las muestras.
• El uso adecuado de la sonda de neutrones en un
relleno sanitario, permitiría estimar parámetros
como volumen y flujo de lixiviados a través de la
celda de contención, esto basados en que existe
una gran cantidad de materia orgánica presente
en los lixiviados, su presencia en las celdas de
contención se traduciría en un notable aumento
en el registro de lecturas del equipo.
• De acuerdo con el principio básico de
funcionamiento del equipo, que es la detección
de variaciones de humedad a lo largo del perfil
de suelo, el equipo permite obtener registros
sobre el coeficiente de almacenamiento de un
acuífero; además de realizar investigaciones
acerca del balance hídrico proporcionando
información de infiltración y evaporación del
agua, siendo un excelente complemento de los
métodos convencionales.
• Su aplicación básica en agricultura en la cual un
seguimiento riguroso a la cantidad de agua
aplicada a un cultivo, ya que si se excede en
volumen de riego, el suelo puede lavarse,
filtrando fertilizantes y plaguicidas, siendo ésta
una de las principales causas de contaminación
el suelo por origen agrícola.
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